CN108202763A - 支柱结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供支柱结构。支柱结构包括：支柱内板；及外加强件，具有与所述支柱内板焊接的凸缘部、配置于在车辆的宽度方向上比所述凸缘部靠车辆外侧处且厚度在车辆上下方向上不同的外部、及将所述凸缘部与所述外部连结的连结部。所述外加强件在所述外部的厚度超过规定厚度的厚板区域与所述凸缘部之间具有板厚渐变区域，所述板厚渐变区域是以使所述凸缘部的厚度成为所述厚板区域的厚度以下的方式在车辆前后方向上使外加强件的厚度逐渐变化的区域。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的支柱结构。
背景技术
欧洲专利1912849公开了在中央支柱的外加强件中在车辆上下方向上厚度不同的结构。在欧洲专利1912849中，车辆上下方向的端部的板厚设定得薄，车辆上下方向的中间部的板厚设定得厚。这样，通过根据所需的强度而在车辆上下方向的各区域改变厚度，能够确保为所需的强度并减薄不需要高强度的部分的厚度，能够实现中央支柱的轻量化。
中央支柱通过将外加强件与支柱内板接合而构成。外加强件与支柱内板通过使两者的短边方向的端部彼此重叠并进行焊接等而接合。然而，如果重叠时的两者的厚度厚，则难以焊接。
发明内容
本发明提供一种能够确保所需的强度并容易地进行外加强件与支柱内板的焊接的支柱结构。
本发明的某方案提供一种支柱结构。所述支柱结构具备：支柱内板，在车辆侧部沿车辆上下方向延伸；及外加强件，配置于比所述支柱内板靠车辆外侧处，具有与所述支柱内板焊接的凸缘部、配置于在车辆的宽度方向上比所述凸缘部靠车辆外侧处的外部、及将所述凸缘部与所述外部连结的连结部。所述外加强件的厚度在车辆上下方向上不同。所述外加强件与所述支柱内板形成闭合截面。所述外加强件在所述外部的厚度超过规定厚度的厚板区域与所述凸缘部之间具有板厚渐变区域，所述板厚渐变区域是以使所述凸缘部的厚度成为所述厚板区域的厚度以下的方式在车辆前后方向上使外加强件的厚度逐渐变化的区域。
根据该方案，即使是外部的厚度厚的部分，由于对应的凸缘部的厚度为规定厚度以下，因此也能够使与支柱内板接合的接合部分的厚度成为适合焊接的规定厚度以下。而且，关于外部，能够确保所需的强度。
在该方案中，可以是，所述连结部是平坦的，所述连结部具有所述板厚渐变区域。在所述板厚渐变区域中，所述连结部的厚度可以从所述外部侧端到所述凸缘部侧端逐渐减小。
根据该方案，在连结部的板厚渐变区域中，从外部到凸缘部位移平缓，因此能够抑制碰撞时的应力集中。此外，通过抑制碰撞时的应力集中，能够提高能量吸收性能。
在该方案中，在车辆前后方向上，所述凸缘部的厚度可以是恒定的。
根据该方案，由于凸缘部的车辆前后方向的厚度恒定，因此能够容易地调整焊接时的输入热量。此外，由于能够容易地调整输入热量，因此能够容易地进行外加强件与支柱内板的焊接。
在该方案中，所述外加强件可以由一张高张力钢板构成。
根据该方案，能够容易地制造具有不同的厚度部分的外部。而且，能够容易地制造外加强件。
在该方案中，所述厚板区域可以包括所述外加强件的在所述车辆上下方向上的中央。
在该方案中，所述外部可以具有在所述车辆前后方向上所述外加强件的厚度逐渐变化的第二板厚渐变区域。
如以上说明那样，根据本发明的支柱结构，能够确保所需的强度并容易地进行外加强件与支柱内板的焊接。
附图说明
以下，参照附图对本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的重要性进行说明，在这些附图中，相同的标号表示相同的要素。
图1是应用了第一实施方式的中央支柱的车辆的侧视图。
图2是第一实施方式的中央支柱的图3的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。
图3是第一实施方式的中央支柱的外加强件的主视图。
图4是图2所示的外加强件的剖视图。
图5是用于说明差厚金属板(差厚钢板)的制造方法的轧制工序的立体图。
图6是用于说明轧制工序的侧视图。
图7是表示碰撞用移动台车的侧面碰撞时的中央支柱的上下方向的位置与力矩的关系的坐标图。
图8是第二实施方式的中央支柱的外加强件的剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照图1～图4来说明本发明的车辆侧部结构的第一实施方式。需要说明的是，各图中适当示出的箭头FR表示车辆前方(行进方向)，箭头UP表示车辆上方，箭头OUT表示车辆宽度方向外侧。以下，在仅使用前后、上下、左右的方向进行说明的情况下，只要没有特别说明，就表示车辆前后方向的前后、车辆上下方向的上下、朝向行进方向时的车辆宽度方向的左右。而且，图中的×记号是指点焊的部位。
图1示出车辆10的概略图。图1示出车辆10。车辆10具有车身18，车身18包括中央支柱12、前支柱13、后支柱14、上边梁(roof side rail)15、下边梁(locker)16。
中央支柱12设置于车辆侧部，沿上下方向延伸。前支柱13设置于比中央支柱12靠前方处，后支柱14设置于比中央支柱12靠后方处。上边梁15在车身18的车辆上部沿车辆前后方向延伸。摇臂16在车身18的车辆下部沿车辆前后方向延伸。
如图2所示，中央支柱12具有在车辆宽度方向外侧配置的外板20、配置于比外板20靠车辆宽度方向内侧处的支柱内板24、及配置在外板20与支柱内板24之间的外加强件30(以下称为“外R/F30”)。
外板20形成为截面稍微张开的礼帽状，向车辆宽度方向内侧开口。外板20具有基部20A、纵壁部20B及凸缘部20C。基部20A构成外板20的前后方向的中间部，形成为沿着车辆前后方向的板状，构成车辆10的外板。一对纵壁部20B从基部20A的车辆前后方向两端部向车辆宽度方向内侧延伸。一对纵壁部20B以随着从基部20A离开而相互的间隔变宽的方式相对于车宽方向倾斜。凸缘部20C从纵壁部20B的车辆宽度方向内侧端部沿车辆前后方向延伸。作为一例，外板20由普通钢板形成。
支柱内板24向车辆宽度方向外侧开口，具有基部24A、纵壁部24B及凸缘部24C。基部24A构成支柱内板24的中间部，在基部24A的前后方向的中间部形成有向车宽方向外侧凸出的凸部24D。一对纵壁部24B从基部24A的车辆前后方向两端部向车辆宽度方向外侧延伸。一对纵壁部24B以随着从基部24A离开而相互的间隔变宽的方式相对于车宽方向倾斜。凸缘部24C从纵壁部24B的车辆宽度方向外侧端部沿车辆前后方向伸出。作为一例，支柱内板24由普通钢板形成。
外R/F30形成为截面稍张开的礼帽状，向车辆宽度方向内侧开口。外R/F30具有外部32、连结部34及凸缘部36。外部32构成外R/F30的前后方向的中间部，沿着车辆前后方向配置。一对连结部34从外部32的车辆前后方向两端部向车辆宽度方向内侧延伸。一对连结部34以随着从外部32离开而相互的间隔变宽的方式相对于车宽方向倾斜。一对连结部34分别形成为平坦状。在此，平坦状是指在连结部34的表面上没有凹凸。凸缘部36从连结部34的车辆宽度方向内侧端部沿车辆前后方向伸出。一对连结部34将外部32的前后方向外侧端部与凸缘部36的前后方向内侧端部连结。作为一例，外R/F30由高张力钢板形成。外R/F30的外部32的厚度被设定得比外板20及支柱内板24各自的厚度厚。
外板20、支柱内板24及外R/F30的从车辆前后方向的前端到后端的长度形成为大致相同的长度。并且，从车宽方向外侧起依次将外板20的凸缘部20C、外R/F30的凸缘部36、支柱内板24的凸缘部24C重叠，并通过点焊而接合。由此，在车辆上下方向上观察时，通过外R/F30和支柱内板24形成了闭合截面26。
如图3所示，外R/F30的上侧的宽度比下侧的宽度窄。外R/F30从上下方向的上方起依次由外部32的厚度各不相同的第一区域A、第二区域B、第三区域C、第四区域D及第五区域E构成。以下，关于第一区域A～第五区域E各自的外部32，在符号32的末尾附加A～E，称为外部32A～32E来进行区分。
将第一区域A的外部32A的厚度设为T1，将第二区域B的外部32B的厚度设为T2，将第三区域C的外部32C的厚度设为T3，将第四区域D的外部32D的厚度设为T4，将第五区域E的外部32E的厚度设为T5。T1～T5的关系为T5<T1≤T4≤T2≤T3。作为一例，可以是T5设为1.6mm左右，T1设为1.8mm左右，T3设为2.8mm左右。T2及T4被设定成从相邻的一方的区域的厚度渐变至相邻的另一方的区域的厚度。即，外部32B的厚度从与外部32A的交界部分到与外部32C的交界部分渐增，外部32D的厚度从与外部32C的交界部分到与外部32E的交界部分渐减。
在此，将使外板20及支柱内板24的厚度恒定，对凸缘部20C、24C、36层叠的整体进行点焊，在该点焊中能够容易地接合时的凸缘部36的厚度的上限值设为TH。例如，可以将厚度TH设定为2.2mm。在本实施方式中，第二区域B的比交界线L2靠第三区域C侧的厚度T2D、第三区域C的厚度T3、及第四区域D的比交界线L4靠第三区域C侧的厚度T4D比规定的厚度TH厚，这些区域成为厚板区域ET。
图4示出外R/F30的厚板区域ET中的第三区域C处的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。外部32C形成为厚度T3，该厚度T3在前后方向上大致恒定。外部32C的厚度T3超过了前述的上限值的厚度TH。第三区域C的凸缘部36C的厚度设为T3F。该厚度T3F在前后方向上大致恒定。
第三区域C的连结部34C(板厚渐变区域)随着从外部32C侧的一端部34C-OUT朝向第三区域C中的凸缘部36C侧的另一端部34C-IN而厚度从T3逐渐变薄至T3F。即，在车辆宽度方向及车辆前后方向上连结部34C的厚度渐变。
关于厚板区域ET包含的第二区域B、第四区域D，在连结部34B、34D处，也与第三区域C同样地厚度渐变。
第一区域A的外部32A、连结部34A及凸缘部36C形成为恒定的厚度。第五区域E的外部32E、连结部34E及凸缘部36E也形成为恒定的厚度。
在具有厚度不同的区域(第一区域A～第五区域E)的本实施方式的外R/F30为金属制的情况下，可以通过以下那样的差厚金属板的制造方法进行制造。
首先，在切断工序中，将一定板厚的钢板(金属板)通过冲压加工等手段切断成规定的形状(能够将轧制工序前的中央支柱12的外形覆盖的形状)，制造出图5及图6所示的坯料(被轧制板)BB。
接下来，在轧制工序中，利用轧制机对上述的坯料BB进行轧制而制造出差厚钢板TB1(参照图5及图6)。在该轧制工序中，利用1台(单一)轧制机50对坯料BB进行轧制而制造出差厚钢板TB1。该轧制机50为两级轧制机，具备以相互平行的姿势排列成上下两级的一对大致圆柱状的工件辊52。这些工件辊52由未图示的壳体支承为旋转自如，构成为由未图示的驱动装置相互同步地进行旋转驱动。在一对工件辊52之间设定有规定的间隙(比坯料BB的板厚窄的间隙)。需要说明的是，在图5及图6中，为了便于说明而使一对工件辊52比实际分离得远地进行图示。
如图5及图6所示，在一对工件辊52的外周面(加工面)形成有用于对坯料BB赋予板厚变化(差厚形状)的凹部(成形面)52A。该凹部52A成形为与通过轧制工序制造出的差厚钢板TB1的目标形状相当的形状。并且，上述的目标形状形成为与对使用差厚钢板TB1制造出的中央支柱12要求的板厚变化(差厚形状)相当的形状。在本实施方式中，该目标形状是前述的在中央支柱12的第一区域A～第五区域E中形成的差厚形状和从厚板区域ET到凸缘部36的厚度渐变的形状。需要说明的是，在图5及图6中，为了方便而将凹部52A的形状简化地表示，与实际对中央支柱12要求的差厚形状不同地进行图示。
上述的凹部52A仅形成于一对工件辊52的外周面上的周向的一部分区域。因此，各工件辊52在设定有凹部52A的周向的区域中，与未设定凹部52A的周向的区域相比半径缩小。而且，凹部52A在各工件辊52的轴向中央部处凹陷的深度变深，在该变深的区域处，各工件辊52的半径进一步缩小。由此，各工件辊52成为半径在周向及轴向的两方进行变化的结构。上述的工件辊52构成为以始终维持上下对称的旋转姿势的方式同步地受到旋转驱动(参照图5及图6的箭头R)。
在使用上述结构的轧制机50的轧制工序中，将坯料BB***该轧制机50的一对工件辊52之间而进行轧制(参照图5及图6的箭头RM)，一对工件辊52的加工面的形状被转印于坯料BB。由此，制造出在与板厚方向正交的不同的两个方向上板厚变化的差厚钢板TB1(参照图5及图6)。
在上述中，一对工件辊52的加工面的形状成为在与板厚方向正交的不同的两个方向上板厚变化的差厚钢板TB1，但也可以利用多台轧制机依次轧制坯料BB而制造出差厚钢板TB1。例如，在使用3台轧制机的情况下，也可以使各个轧制机各自的工件辊的凹部为不同的形状，将坯料BB依次***到第一台、第二台及第三台的轧制机的工件辊之间进行轧制，通过转印3次不同的形状来得到与对中央支柱12要求的板厚变化(差厚形状)相当的形状。
在上述的轧制工序之后，差厚钢板TB1在冲压工序中被实施弯曲加工而成形为规定的形状。但是，在该差厚钢板TB1中，由于在被实施了轧制加工的部位产生了加工硬化，因此在原样的状态下难以进行之后的塑性加工。因此，本实施方式中，对轧制工序后的差厚钢板TB1实施热处理。
具体而言，例如轧制工序后的冲压工序设为热冲压工序。在该热冲压工序中，在冲压加工之前，通过例如高频感应加热等手段将差厚钢板TB1加热至规定的温度。在该加热时，由轧制加工(差厚加工)引起的加工硬化被除去。
另外，例如在轧制工序后的冲压工序设为冷冲压工序的情况下，在冷冲压工序之前，追加对差厚钢板TB1、TB2进行退火的退火工序。在该退火工序中，上述的加工硬化被除去。这样，虽然由于追加退火工序而导致工序数增加，但是能够实现差厚钢板的作为通常的冷冲压部件的使用。
接下来，说明第一实施方式的中央支柱12的作用以及效果。
图7示出了碰撞用移动台车(Movable Defomable Barrier)的侧面碰撞时的中央支柱12的上下方向的位置与力矩的关系。在中央支柱12的上下方向的中间部处会作用高的力矩，因此需要提高该部分的强度。
在本实施方式的中央支柱12中，由于厚板区域ET配置在上下方向的中间部，在厚板区域ET中外部32的厚度比其他的部分厚而强度高，因此能够抑制中央支柱12向车室内的变形。
另一方面，在厚板区域ET中，凸缘部36的厚度也为TH以下，因此能够在将支柱内板24、外R/F30及外板20层叠的状态下容易地进行基于点焊的接合。
另外，在用于确保强度的厚板区域ET中的外部32以外的部分，由于外R/F30的厚度薄，因此能够实现外R/F30的轻量化。
另外，在外R/F30的厚板区域ET中，连结部34的厚度渐变。这样，通过使连结部34的位移平缓，能够抑制碰撞时的应力集中。
另外，在外R/F30的厚板区域ET中，凸缘部36的厚度恒定。因此，能够容易地调整焊接时的输入热量。
另外，通过用高张力钢板形成外R/F30，能够使用坯料容易地制造。
需要说明的是，在本实施方式中，虽然将外板20配置在外R/F30的车宽方向外侧，但也可以省略外板20。这种情况下，外R/F30构成车辆的外板。
[第二实施方式]
接下来，说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，外R/F30的厚板区域ET的形状与第一实施方式不同。
如图8所示，本实施方式的中央支柱40中，与外R/F30的厚板区域ET对应的区域(以下称为“第二板厚渐变区域E2”)的外部32的形状与第一实施方式不同。在外R/F30的第二板厚渐变区域E2中，在外部32处，车辆前后方向的中央的厚度最厚，朝向前方及后方而厚度渐减。第二板厚渐变区域E2的外部32的平均板厚为T3。而且，在第二板厚渐变区域E2的外部32中，前后方向的两端的板厚比TH厚。
本实施方式的中央支柱40中，第二板厚渐变区域E2配置在上下方向的中间部，在第二板厚渐变区域E2中，外部32的厚度比其他的部分厚且强度高，因此能够抑制中央支柱12向车室内的变形。
另一方面，即使在第二板厚渐变区域E2中，凸缘部36的厚度也为TH以下，因此能够在将支柱内板24、外R/F30及外板20层叠的状态下容易地进行基于点焊的接合。
需要说明的是，在第一、第二实施方式中，虽然使连结部34的板厚变化，但也可以仅使外部32的板厚变化，还可以使连结部34及外部32的两方的板厚变化。
需要说明的是，在第一、第二实施方式中，虽然以中央支柱为例进行了说明，但本发明也可以应用于中央支柱以外的支柱，例如前支柱或后支柱。
Claims (6)
1.一种支柱结构，其特征在于，包括：
支柱内板，在车辆侧部沿车辆上下方向延伸；及
外加强件，配置于比所述支柱内板靠车辆外侧处，具有与所述支柱内板焊接的凸缘部、配置于在车辆的宽度方向上比所述凸缘部靠车辆外侧处且厚度在车辆上下方向上不同的外部、及将所述凸缘部与所述外部连结的连结部，且该外加强件与所述支柱内板形成闭合截面，
所述外加强件在所述外部的厚度超过规定厚度的厚板区域与所述凸缘部之间具有板厚渐变区域，所述板厚渐变区域是以使所述凸缘部的厚度成为所述厚板区域的厚度以下的方式在车辆前后方向上使外加强件的厚度逐渐变化的区域。
2.根据权利要求1所述的支柱结构，其特征在于，
所述连结部是平坦的，所述连结部具有所述板厚渐变区域，在所述板厚渐变区域中，所述连结部的厚度从所述连结部的所述外部侧的第一端到所述连结部的所述凸缘部侧的第二端逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的支柱结构，其特征在于，
在车辆前后方向上，所述凸缘部的厚度是恒定的。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的支柱结构，其特征在于，
所述外加强件由一张高张力钢板构成。
5.根据权利要求1所述的支柱结构，其特征在于，
所述厚板区域包括所述外加强件的在所述车辆上下方向上的中央。
6.根据权利要求1所述的支柱结构，其特征在于，
所述外部具有在所述车辆前后方向上所述外加强件的厚度逐渐变化的第二板厚渐变区域。
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